北京水工資環新技術開發有限公司
LDS陸地聲納儀已獲省部級壹等獎3項,國家級二等獎1項,是擁有多項實用新型及發明專利,多項數據采集、數據處理專用軟件版權,是具有完全的自主知識產權的方法和儀器,已發展了第四代儀器,並已成功註冊多個專用商標。其第壹代儀器FY–20於1991年研制成功並經過部級鑒定後投產,是我國生產的第壹批虛擬型物探儀器,由便攜式微機來控制全部數據采集。1993年升級為第二代產品。1997年鐘世航教授和孫宏誌教授開始構思第三代陸地聲納儀,於2000年6月至8月完成樣機,2004年定型,命名為LDS–1。2005年,生產了LDS–1陸地聲納儀的改進型LDS–1A,為適應采用3分量檢波器並根據用戶增加道數的要求,將LDS-1A陸地聲納儀接入通道改為6道。
為了使儀器有更好的防塵、防水性能,並考慮儀器的美觀大方。2001年開始尋找更合適的便攜式工控機,2006年選用A770軍用加固型筆記本計算機作為主工控機,接插名牌數據采集卡(工業級)加信號調理前置板組成,並命名為LDS–(3圖1)。
圖1 LDS-3型陸地聲納儀
主機采用全強固式筆記本電腦系列中具高知名度的超強固產品。這種工控機型有可接插采集卡擴展塢的筆記本電腦,不僅通過美軍標MIL-STD810G認證並符合IP65標準對最惡劣環境的要求,還可滿足極為苛刻的電磁幹擾(EMI)要求,超強防水防塵密封式端口,采用全鎂鋁合金機殼,機身輕便,外形美觀。該產品配置高性能陽光下可讀的LCD屏、防震硬盤以及眾多環境溫度適應功能,因此運行極為可靠、高效;具有更強的便攜特性與更強的適應惡劣工作環境的能力。內置直流12V、7800mAh高儲能智能鋰電池,外接交–直轉換電源,額定功耗小於25W;為適應野外工作,在工作過程中可以方便地更換電池,保證純工作時間多於8小時。
LDS–4的動態範圍為108dB,采樣率可達500000點/秒(采樣間隔最小為2μs),采樣點數為200k樣點,保證可采集頻率5~4000Hz的波。
檢波器采用本公司擁有專利的超寬頻帶檢波器,能夠無壓制無放大任何頻段的振動信號采集到5Hz~4000Hz頻帶的波形信號(圖2)。
圖2 檢波器特性曲線及基本參數
圖3 陸地聲納記錄道典型振幅譜
據不完全統計,陸地聲納儀從1991年至2010年已在104個工程成功應用,由於儀器的特點和陸地聲納方法的特點,使它在隧道施工地質預報和地面淺層勘查(特別在勘察中小溶洞)方面具有突出的優點:
(1)在隧道施工地質預報中,采用錘擊震源,不固著檢波器(只用凡士林耦合,人手按在巖面上),不打孔,不用爆炸震源,主要在隧道掌子面上布置測線,方便、快速。可以探查150m以遠的斷層破碎帶,巖脈、溶洞、暗河,預報出它們的空間位置。特別是可以分辨2~3條交叉斷層,並給出它們的走向、傾向和隧道中出現的裏程。可探查100m遠的大於1m的溶洞。經過數百次的探查預報和開挖的檢驗,符合率達90%上,得到施工方和業主及監理的歡迎。
(2)在地面淺層勘查方面:在濟南鬧市區、廣州花都高速公路及其附近、廣州新白雲國際機場、滬蓉西高速公路湖北十裏排段等交通繁忙地區工作,不怕汽車、行人的幹擾,用錘擊震源可探查深達200m,特別可探查深達100m的大於1m的單個溶洞,已成為城市勘查和巖溶探查的利器。在青川地震產生的滑坡上探查了滑動面、在厚層鋼筋混凝土結構物上作質量檢測、探查地下工程圍巖松弛帶等方面都有成功的實例。2010年9月由中國巖石力學及工程學會組織的鑒定會上,鑒定意見認為,“技術屬於國內外首創,它在隧道施工中探查斷層破碎帶、溶洞等方面以及在城市地面淺層勘查方面達到國際領先水平,有很好的推廣價值和廣闊的應用前景。”主要鑒定委員有:陳運泰院士、滕吉文院士、周豐俊院士,蔡美峰教授。